湿法工艺设备的完美合作伙伴

来源：《半导体芯科技》杂志

AP&S INTERNATIONAL首席营销官兼首席技术官Tobias Bausch与《Silicon Semiconductor》杂志编辑Philip Alsop对话，讨论了AP&S公司的批量工艺设备、单晶圆工艺设备和支持设备技术，其中的重点无疑是持续创新，以提供节约成本、优化运营和可持续的客户解决方案。此外对话还涵盖了当前行业的一些挑战，包括持续的供应链问题和技能短缺，以及新兴市场提供的机会。

PA：如果你能给我一点关于公司的背景、历史和一些关键里程碑的信息，那就好开场了。

TB：关于公司本身，AP&S成立于2003年，但其历史可追溯到1995年。目前的股东霍斯特·霍尔（Horst Hall）于1995年创办了这家公司。然后，从2001年到2003年，我们是SEZ集团的一部分，我们被称为SEZ德国。这段时间的批量工艺设备部分是，奥地利SEZ有一个单晶圆产品组合，2003年，该公司的现任股东Alexandra（Laufer-Müller）和Horst进行了管理层收购，创立了AP&S公司。这意味着今年我们有20周年纪念日。七月份，我们将与公司员工和合作伙伴一起庆祝这一时刻。

在过去的20年里，我们开发了几个工具平台，主要是在湿法加工领域。因此，我们所有的机器都用于我们客户的湿法部门。当然，在这段时间里，我们有几个里程碑——我们投资了一个内部实验室，在那里我们可以为客户进行演示，这个演示实验室从2012年开始。正如我所说，在这段时间里，我们对机器进行了大量的重新设计或重新开发，对现有机器进行了新开发或者说是新的机器。

PA：那么，接下来谈谈你们提供的实际技术解决方案。你是否能为我们介绍一下批量工艺解决方案——这是你们的主要优势之一吧？

TB：我们现有三个平台，一个是批量，一个是单晶圆，另一个是生产支持设备或我们所说的设施物流。批量设备就是我们赖以成长的方向。自2003年，我们就开始制备批量工艺设备了。我们有几个平台，半自动化和全自动化平台。最小的平台是双槽解决方案，客户可以在一台设备中进行刻蚀和清洗应用。大多数情况下，这种工具都是由手动操作的客户使用，即操作人员原来是手动取放晶圆的，但他们也希望能进行一些自动化生产。

接下来一个平台是一个被称为multi step或giga step的工具。这是一种桥接工具。它是在2009-2010年开发的，我们可以非常容易地在这些平台上运行6英寸和8英寸的桥接组合，而无需因为切换晶圆尺寸进行任何修改。因此，目前这将是与碳化硅问题和氮化镓需求有关的最直接解决方案。并且这个工具平台本身是模块化的，非常灵活。因此，客户也可以在今天决定使用清洗应用的工具配置，而在未来，当他们的需求发生变化、产品发生变化或其他情况时，我们可以通过调整模块或插入或拆卸模块或插入新型号来轻松地重新配置工具。这是这个平台的主要优势之一。

然后，我们有一个高吞吐量的平台，是新开发的产品——它被称为Nexus Step。它每天产能高达12,000晶圆，主要用于清洗应用。我们在这个设备里可以每次批量装载100片晶圆。我们在今年年底前，将正式推出Nexus Step，这是一个新的发展里程。我们稍后再详细地讨论这个平台。

最后，但同样重要的是一个非常特殊的工具。这是一种无碱金属化（eless metalization）设备，用于凸点下的金属化，我们称之为Volcano。我们从2009年开始这个工具的开发。我认为到今天为止，我们在欧洲赢得了的大多数客户。这种无碱金属化工艺的纪录，我们可以在铜或铝垫上进行镍、钯、金的金属化，是的，这个工具平台是AP&S历史上最大的成功案例之一。我们的目标是明显延长镀液槽的使用寿命，因为与半导体行业的标准化学品相比，无碱化学品相当昂贵，我们希望确保客户能够在更好的总拥有成本基础上，拥有更高的运行吞吐量。

PA：接下来，我们也许要继续讨论单晶圆工艺技术了，能概述一下你们在这一领域的工作吗？

TB：我们在2010-2011年初开发的单晶圆设备。正如我所说，我们当时很快决定在演示应用中使用单个晶圆，并向客户展示运行演示的可能性。与此同时，我们不仅进行演示，还在实验室进行了研发活动。

这个工具本身是一个非常小的设备。我们可以从一个腔室开始。它被称为单腔室。我们可以用机器人模块对其进行改造，使其能够自动装载晶圆或掩模，并升级到双腔室。因此，最大的工具配置放大是两个腔室，这是一个双腔室解决方案。但在腔室本身，我们并没有受到限制。因此，我们可以在晶圆尺寸上运行12英寸，在掩模尺寸上运行9英寸。而且，在机器的开发过程中，我们决定将机器用工艺来命名。因此，例如，我们有一个spin mask（旋转掩模），顾名思义，这是用于在旋转中剥离掩模的清洗设备。它是为金属剥离应用而设计的，spin RCA（旋转 RCA）或spin scrubber（旋转洗涤器）是用于典型清洗应用进行旋转RCA旋转洗涤器的，spin metal（旋转金属）或spin edge（旋转边缘）是用于蚀刻应用旋涂金属或旋涂边缘的。

它们每个都有各自的特点和与工艺相关的不同特征。例如，我们为金属蚀刻应用开发的spin metal，工艺腔室内包含一种端点检测系统。因此，在这种情况下，我们与一位客户开发的一个案例实现了三层金属层，因此他们有一层银、一层镍和一层钛的金属层。通过这种端点检测，我们可以实现非常快速的步骤，非常快速的工艺步骤。我们可以明显减少底切和过度蚀刻，尤其是我们可以补偿任何种类的化学浓度、化学物质的温度变化、化学物质使用、稀释或降级的时间。所以，即使我们只要检测蚀刻端点，所有这些东西就都可以得到了补偿。这是举例说明我们可以在这些单晶圆腔室中加入的优势之一。正如我所说，每个专用的工艺步骤都有独特的功能。

PA：听起来你们与客户的合作非常密切。所以，我想了解你们在生产一系列标准设备解决方案之外，会与单个客户合作，根据他们的特定需求进行定制吗？

TB：我们会按照特定需求提供定制，尤其是单晶圆设备，甚至是批量生产设备。我之前忘了提到，四年前我们还在这个演示中心提供了批量生产演示设备。正如我所说，我们和客户一起做了很多研发活动。所以他们来找我们。他们有一些特定的问题。有时，他们无法在自己的设施中解决与污染有关的问题，因为他们不允许在生产设备上进行不同的测试；或者目前，为了确保所有设备都满载，所以他们没有时间在自己的生产线上进行大量的研发活动。然后他们带着晶圆和问题来找我们，我们一起在实验室里进行研发活动，找到最好的装置，甚至找到一个具有新功能的新装置，比如臭氧，比如兆声波，或者其他装置，支持客户的需求。然后在下一步，我们尝试在客户的现有机器上实现它。或者，如果确实需要，我们将为客户专门开发一台新机器并进行制造。在制造阶段，我们尝试并提前在实验室进行验证，以使工艺尽可能接近生产运行的参数设置。

PA：你在一开始也提到了你们制造一系列的支持设备（support equipment）。那么，我想了解一下支持设备到底是什么设备？

TB：支持设备，可能我们在不久的将来会将其更改为新的定义。代工厂物流设备是我们产品组合的第三大支柱。在这种情况下，它还包括清洗设备，但这里专门指用于载盒——SMIF（标准机械接口装置）和FOUP（前开式晶圆盒），或者用于石英制成的零件和化学品输送系统的零件或管道清洗设备。所以，我认为这是最基本的认知。生产所需的每一项制造，尤其是在承载箱或SMIF或FOUP清洗方面，我们看到在过去几年中，需求都在不断增加。当然，每个客户的需求都在增加。如果你的工厂里有更多的晶圆，或者你正在生产更多晶圆，你需要更多的盒子。这些盒子必须清洗。因此，很明显，客户需要更多的清洗设备。此外，如果客户重新回到在他们设施内部进行清洗，我们可以为他们带来明显的好处。在过去的10到15年里，该行业的一些客户不想或没有在内部设施里这样做。因此，他们将盒子、FOUP和SMIF外包给了外部清洗洁中心。

但是，目前，我们看到了将其带回内部设施的好处。当必须立即清洁盒子或FOUP时，您的反应时间更快，灵活性更高。您可以降低物流成本，不必将其发送给外部供应商，也不需要将其取回等等。您可以减少清洁循环中必须要有的环节，最后当然是清洗成本的降低，这是可以计算和可视的。我认为未来几年更重要的是，碳足迹可能会更好，因为你不必通过更长的物流方式将零件发送给外部合作伙伴。正如我所说，你可以降低物流成本，但也可以改善你的碳足迹。

PA：在应用方面，你们专注于许多应用领域，清洗和蚀刻应该是主要的应用领域。还有其他的方向吗？重点到底是什么呢？

TB：是的，我认为这两个是我们典型的应用，我们就来自于这两个领域，公司历史也是基于这两个领域——通常是前端生产中用于扩散前清洗或CMP后清洗的清洗机，无论如何，在蚀刻设备上，则是用于氧化物边缘、氮化物边缘、硅边缘等典型的前端步骤。所以，这是大家找到我们工具库，发现我们的工艺诀窍等等的基础，在过去的几年里，我们又有所增加。因为，特别是溶剂应用在过去几年中非常重要，我认为AP&S是世界上少数几个将溶剂应用于机器的公司之一，在这些机器中，我们有一个与酸步骤或清洗步骤并行的工具配置。我们所增加的是这些工具配置、溶剂等等。与安全问题有关时，你必须知道你必须做些什么等等。但这只是我们所做的额外重点和应用之一。我之前讲了在单晶圆上的金属蚀刻，我们开发了带有检测端点的单晶圆金属蚀刻，与此同时，我们也开始在批量平台上进行着开发。

它在我们的multistep和gigastep工具平台上升级或扩大批量工艺工具的吞吐量。每个人都清楚批量工艺工具。与单个晶圆相比，您将有更高的吞吐量应用可能性。这两种类型的设备都有各自的优点和缺点。但金属蚀刻尤其在过去一年中不断增长。是的，正如我之前所说，无碱金属化，这是我们目前关注的最受欢迎的应用之一。这也肯定来自于我们目前在减碳、绿色能源、电动汽车、装卸站等方面的巨大趋势。最终，每个人都需要功率器件。在功率器件中，您需要一个良好的金属堆叠用于UBM（under bump metalization），也就是用于凸点下金属化。我们在这里也看到，我们可以通过无碱工艺步骤实现金属层，对于这些新技术来说，这些金属层在质量、温度等方面都非常好。

PA：你提到了很多技术解决方案，当然也提到了一些创新，你能否总结一些最近的创新，或者强调一些最重要的创新，你们最近在开发什么呢？

TB：我想我可以总结一下，比方说，我们目前或过去两年所做的三项主要创新。我们有一个非常庞大的内部软件部门。公司有250人，内部软件团队人数与这个数字接近，是一个庞大的团队。我们有一个明确的战略，让软件的开发掌握在自己手里。因为我们看到软件功能、与客户接口的接口、处理解决方案等将是未来的关键。所以，我们谈论人工智能，谈论预测性维护等等。所有这些东西最终都与软件功能有关，这样工具就可以控制自己，测量自己，自己进行诊断，看看零件，甚至是泵、加热器或其他什么东西是否会出故障等等。所有这一切都与软件和软件代码有关，因此我们在软件方面这样做，可以说有很多研究和创新。

在软件方面，我们还有一个明确的重点，但这在行业中并不是新鲜事，因为它已经发生了很长一段时间，那就是寻求增加和优化机器的吞吐量，这样你甚至可以降低生产成本——如果你能优化吞吐量，你就可以减少工艺时间，可以节省化学成本，或者在这种情况下，从公司的绿色足迹来看，这也是节省化学量和成本的一个很好的功能。所以，这是我们在软件中考虑的内容。

第二项创新是我们目前正处于实际制造新机器的开发阶段的后期。这将是专门为高吞吐量 8英寸应用而设计的机器。我们将在机器内部配备一个单元，最多可储存44个运输载盘或盒子。它使我们能够在配方控制和吞吐量控制方面非常灵活地进行处理。它还允许客户在设备内储存载盒等，并可以在有时间的时候将其送到设备上，我们使用它，储存它，并在生产或配方完成时将其退还给晶圆厂。正如我所说，这是一个具有额外工艺功能的工具。我们正在减少一些工艺活动，例如，减少冲洗时间，以节省时间和金钱，并最后节省去离子水，这对客户的整个环境也有好处。

第三项创新是我们的新型清洗机（cleanser）。这是我们在过去两年里开发的设备。这是一种用于晶圆厂物流的新型清洗设备，尤其是用于清洗FOUP。该设备每次运行可清洗十二个FOUP。我们看到，对于基准设备，该设备在时间或配方上大约可以减少十分钟。因此，我们也可以在这里增加工艺程序，并最终增加吞吐量。并且该设备是随着自动化装载系统的实现而开发的。因此，特别是在高度自动化的12英寸晶圆制造上，我们看到，在路径清洁

领域，也出现了不由操作员装载机器，而是由高架运输系统装载机器的需求。这是我们正在关注的事情。这种全自动装载系统的开发正在进行中。我认为我们将在未来一年半内推出市场。

PA：你们的成功很大程度上显然是建立在公司人员和技能之上的。我知道你们为自己的招聘和技能发展感到自豪。这对公司来说非常重要。特别是，我想在所有行业都可能有点煎熬的时候，但在科技行业，我们又经常听到技能短缺的消息。那么，你们有什么样的举措来确定合适的人加入你们公司，以及一旦他们加入公司，你们又如何帮助他们发展？

TB：是的，你说的很对。在德国南部，靠近瑞士边境和康斯坦斯湖的地方，我们就有一个适合员工的好地方。我们有很多强大的公司，并且所有这些公司都在寻找高素质的人才。所以，正如你所说，对于公司本身来说，很难找到合适的人。我们可以说，在过去三年疫情期间，在研发部门，我们还是发现了非常优秀的人才。我认为当时的情况是，很多大学里完成学业的人都在寻找新工作，而当时并不是每个公司都想要雇佣新人。我们很早就决定利用这种情况，让很多学生加入公司。因此，与制造相比，在研发领域我们的情况更好。在制造领域，很难找到生产机器的人，因此我认为在未来几年里，找到合适的拥有良好技能和正确技能的人将是最大的挑战。

我们还试图雇佣来自接近半导体行业和接近机器制造行业的员工。我们周围有很多金属行业的机器制造商。内部学习和培训是我们做的最重要的事情之一。因此，我们在几个部门都有受训人员，他们中的大多数，或者说所有人，都将在培训结束后和学习结束后成为AP&S团队的一部分。我们做这件事非常认真，我认为如果我们最终做到了，如果他们完成了学习，我们可以有几个选择。他们可以从研发部门或销售或市场营销开始，如果他们的技术技能很好，他们也可以从制造部门开始。

PA：你认为这个行业或多或少已经从疫情的影响中恢复了吗？如果是这样，或者无论目前的情况如何，我们现在有什么样的机会，背后还有什么挑战吗？大家都想知道我们现在在哪里？

TB：这是一个难回答的问题，因为我认为在过去的三年里，没有人能够说出接下来会发生什么。我想在2020年初，每个人都很害怕，没有人知道很快会发生什么，然后，是半导体行业在2020年年中和年底，在某种程度上恢复非常快，从这个时候开始，每家都在成长并且都在加速。但是它能否恢复正常，我还不知道。

目前，我们看到我们所需的来自自己行业的零部件，plc控制器、电机控制器等，仍然有50周，大约一年的交付周期。在其他部件方面，我们看到交付周期在过去也接近52周，现在又回到了44、42周。因此，虽然我们看到了交付周期在缩短，但是在电子零件上，我们没有看到明显的改善。因此，我不知道我们行业是否回到了正常水平。

我们还看到，对半导体的需求也带动了对于相关制造设备的更高要求，这可以从过去两三年的订单情况来衡量的，当然这也与几个大趋势有关。我们有减碳趋势等。如果你看看各种市场研究，减碳似乎正在全面进行，尤其是在电力行业，功率半导体的增长将超过其他行业，但新常态是什么？我不知道。

在半导体行业，尤其是欧洲，像德国和其他欧洲国家，我们看到，在疫情之前的全球化非常好，非常棒，在世界各地建立供应链不是问题，供应链通常在世界各地，这对每个人来说都应该很明确。但是，我们遇到了这种流行病和危机，然后每个人都看到了供应链被切断了。目前，在欧洲来说，我们看到很多新项目是有趣和宏大的。许多新的、不断发展的晶圆厂，甚至是内部晶圆厂，都来到了德国。英飞凌决定要扩张，台积电正在讨论在德国或欧洲建

立新的晶圆厂。

我认为这很好，但我不知道这是否是去中心化的第一步——让每个大陆的外部生产回到内部生产。我们是否回到一个新的常态。我不知道。我认为我们的市场也会有很大的波动，我们要看看未来三年会发生什么。经过了三年的疫情时间，我认为我们至少需要同样的时间才能看到什么是新常态。

PA：你能分析可持续性对行业，尤其是供应链的意义吗？另外，你对于地缘政治方面的怎样评论？

TB：我不是政治家，所以评论地缘政治形势相当困难，两年前没有人相信欧洲会发生战争，现在我们已经在战争中了，那么未来三年会发生什么？我认为我很难评价这个方面。

在半导体工业中，重要的是要有一个强大的供应链网络，还要了解相关背景，了解当情况发生时会发生什么。从可持续发展的角度来看，我们拥有的资源并不是无穷无尽的。因此，如果我们关心材料，如果我们关注原材料，关注员工和技术，我们必须找到改进我们所做工作的方法，从而节约我们所拥有的资源。比如说水，水是世界上最重要的资源之一，我认为未来几年世界各地都很难拥有合适的水容量和水质量。而我们的行业就是需要很多水的行业之一。我认为节省资源——原材料、水等，应该是我们专注的目标。这也将会决定未来的成功。那些找到了方法——以良好方式处理这些资源，并正在实施可持续发展战略的公司将取得成功。

PA：你是否注意到你的客户对可持续发展更感兴趣了？当他们与你交谈时，他们会询问你的可持续发展计划和供应链吗？

TB：是的，我们越来越多地收到这些询问。我们参与了好几个可持续发展项目。现在我们有的客户拥有20-25年历史的制造厂，而他们肯定还会在未来20或25年内继续运营这些制造厂。他们有明确的可持续发展战略。对我们来说，作为这个行业的供应商，很明显要继续实施这些战略，找到想法和方法来接近客户的目标，并找到我们自己的方式，我们自己的想法来满足客户方的可持续发展要求。

审核编辑 黄宇